JP6536417B2

JP6536417B2 - Turbocharger

Info

Publication number: JP6536417B2
Application number: JP2016008552A
Authority: JP
Inventors: 真明松田
Original assignee: Toyota Industries Corp
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 2016-01-20
Filing date: 2016-01-20
Publication date: 2019-07-03
Anticipated expiration: 2036-01-20
Also published as: JP2017129052A

Description

本発明は、エンジンからの排気エネルギーにより過給を行うターボチャージャに関する。 The present invention relates to a turbocharger that performs supercharging with exhaust energy from an engine.

従来より、自動車等のエンジンからの排気エネルギーにより過給を行うターボチャージャが知られている。一般的なターボチャージャでは、回転軸の両端部にタービンインペラ及びコンプレッサインペラがそれぞれ取り付けられており、この他に回転軸をスラスト方向において支持するためのスラスト軸受の構成部品であるスラストカラー等の他部材も回転軸に対して固定されている。例えば特許文献１では、スラストカラーがインペラ（コンプレッサインペラ）とともに回転軸に対してナットにより共締めされる構成となっている。 2. Description of the Related Art A turbocharger is known that performs supercharging by exhaust energy from an engine such as a car. In a general turbocharger, a turbine impeller and a compressor impeller are attached to both ends of a rotating shaft, respectively, and others such as a thrust collar which is a component of a thrust bearing for supporting the rotating shaft in a thrust direction. The member is also fixed relative to the rotational axis. For example, in Patent Document 1, the thrust collar is configured to be tightened together with the impeller (compressor impeller) by a nut with respect to the rotation shaft.

特開２０１１−１８３６号公報JP, 2011-1836, A

ここで、特許文献１に記載されているような従来のターボチャージャの問題点について、図４を参照しつつ説明する。従来のターボチャージャ１０１では、回転軸１０２の小径部１０２ａと大径部１０２ｂとの境界に段差部１０２ｃが形成されており、スラストカラー１１２及びシールカラー１２２を介して、小径部１０２ａに外嵌されたインペラ１０３が段差部１０２ｃに押し付けられた状態で、ナット１２１が回転軸１０２に締め付けられる。つまり、インペラ１０３、スラストカラー１１１及びシールカラー１２２が、ナット１２１によって共締めされている。 Here, the problems of the conventional turbocharger as described in Patent Document 1 will be described with reference to FIG. In the conventional turbocharger 101, a stepped portion 102c is formed at the boundary between the small diameter portion 102a and the large diameter portion 102b of the rotating shaft 102, and is externally fitted to the small diameter portion 102a via the thrust collar 112 and the seal collar 122. The nut 121 is tightened to the rotating shaft 102 in a state where the impeller 103 is pressed against the step portion 102c. That is, the impeller 103, the thrust collar 111 and the seal collar 122 are fastened together by the nut 121.

インペラ１０３は、約２０万ｒｐｍ程度の高速で回転するため、回転時のバランスを高精度に保つ必要がある。そのためには、インペラ１０３が回転軸１０２に対し直角となるように組み付けられることが重要である。しかしながら、回転軸１０２の段差部１０２ｃとインペラ１０３との間には、スラストカラー１１２及びシールカラー１２２といった別部材が存在しているため、従来のターボチャージャ１０１では、インペラ１０３の組付精度を確保することが困難であるという課題があった。 Since the impeller 103 rotates at a high speed of about 200,000 rpm, it is necessary to maintain the balance during rotation with high accuracy. For that purpose, it is important that the impeller 103 be assembled so as to be perpendicular to the rotation axis 102. However, since separate members such as the thrust collar 112 and the seal collar 122 exist between the step portion 102c of the rotating shaft 102 and the impeller 103, the assembly accuracy of the impeller 103 is secured in the conventional turbocharger 101. There was a problem that it was difficult to do.

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、回転軸に対するインペラの組付精度を向上させることを目的とする。 This invention is made in view of the said subject, and it aims at improving the assembly | attachment precision of the impeller with respect to a rotating shaft.

本発明は、ハウジング内に回転自在に配置され、小径部と大径部とを有し、前記小径部と前記大径部との境界に段差部が形成された回転軸と、前記回転軸の前記小径部に取り付けられるインペラと、前記回転軸の軸方向において前記インペラと前記段差部との間に配置されるスラストカラーと、前記ハウジングに取り付けられており、前記スラストカラーを前記軸方向から回転可能に支持するスラストプレートと、を有するスラスト軸受と、を備えるターボチャージャであって、前記スラストカラーは、前記スラストプレートの前記軸方向における前記インペラ側の第１摺動面に対向する第１壁部を有するインペラ側部と、前記スラストプレートの前記軸方向における前記段差部側の第２摺動面に対向する第２壁部を有する段差部側部と、前記インペラ側部から前記段差部に向けて前記軸方向に延在し、前記段差部と接触する接触端面を有する筒状部と、を有しており、前記インペラと前記インペラ側部と前記筒状部とが一体形成されていることを特徴とする。 The present invention is provided with a rotary shaft rotatably disposed in a housing, having a small diameter portion and a large diameter portion, and having a step portion formed at the boundary between the small diameter portion and the large diameter portion; The impeller attached to the small diameter portion, a thrust collar disposed between the impeller and the step portion in the axial direction of the rotary shaft, and the housing attached thereto, the thrust collar being rotated from the axial direction A thrust bearing having a support capable of being supported, wherein the thrust collar is a first wall facing a first sliding surface on the impeller side in the axial direction of the thrust plate An impeller side portion having a head portion, and a step portion side portion having a second wall portion facing the second sliding surface on the step portion side in the axial direction of the thrust plate; And a cylindrical portion having a contact end face extending in the axial direction from the impeller side toward the stepped portion and in contact with the stepped portion, the impeller, the impeller side portion, and the cylindrical It is characterized in that it is integrally formed with the part.

本発明に係るターボチャージャでは、軸方向においてインペラと回転軸に形成された段差部との間に配置されるスラストカラーのうち、スラストプレートの軸方向におけるインペラ側の第１摺動面に対向する第１壁部を有するインペラ側部と、インペラ側部から段差部に向けて軸方向に延在し、段差部と接触する接触端面を有する筒状部とが、インペラと一体形成されている。つまり、インペラと段差部との間には、インペラと一体形成されたインペラ側部及び筒状部が存在するだけで、他の別部材が存在しないので、回転軸に対するインペラの組付精度を向上させることが可能となる。 In the turbocharger according to the present invention, among the thrust collars disposed between the impeller and the step portion formed on the rotation shaft in the axial direction, the thrust collar faces the first sliding surface on the impeller side in the axial direction of the thrust plate. An impeller side portion having a first wall portion, and a tubular portion axially extending from the impeller side portion toward the step portion and having a contact end surface contacting the step portion are integrally formed with the impeller. That is, only the impeller side portion and the cylindrical portion integrally formed with the impeller are present between the impeller and the step portion, and no other separate member exists, so the assembly accuracy of the impeller with respect to the rotation shaft is improved. It is possible to

また、前記段差部側部は、前記インペラ側部及び前記筒状部とは別体である環状部材を前記筒状部に外嵌することによって構成されていると好適である。 Preferably, the stepped portion side portion is configured by externally fitting an annular member separate from the impeller side portion and the cylindrical portion to the cylindrical portion.

このように、段差部側部を他の部位とは別体とすることで、段差部側部の材料選択等に関する自由度が向上し、段差部側部の設計を最適化しやすくなる。 As described above, by making the side portion of the step portion separate from other portions, the degree of freedom regarding material selection etc. of the side portion of the step portion is improved, and the design of the side portion of the step portion can be optimized easily.

また、前記スラスト軸受に供給されたオイルが前記軸方向において前記インペラ側に移動することを抑えるためのシールリングが、前記インペラ側部の外周面に設けられていると好適である。 Preferably, a seal ring for suppressing movement of oil supplied to the thrust bearing to the impeller side in the axial direction is provided on an outer peripheral surface of the impeller side portion.

図４に示すように、従来のターボチャージャ１０１においても、スラスト軸受１０７に供給されたオイルがインペラ１０３側に移動することを抑えるためのシールリング１１８が設けられることがある。このシールリング１１８を保持するためのシールカラー１２２は、インペラ１０３やスラストカラー１１２とは別に設けられているため、インペラ１０３と段差部１０２ｃとの間に存在する部材が増えることにより、インペラ１０３の組付精度を低下させる要因となっていた。そこで、上述のように、本発明では、スラストカラーを構成するインペラ側部の外周面にシールリングを設けるようにすることで、シールカラーが不要となり、インペラの組付精度を低下させることなく、インペラ側にオイルが漏れることを抑えることができる。 As shown in FIG. 4, also in the conventional turbocharger 101, a seal ring 118 may be provided to prevent oil supplied to the thrust bearing 107 from moving to the impeller 103 side. Since the seal collar 122 for holding the seal ring 118 is provided separately from the impeller 103 and the thrust collar 112, the number of members existing between the impeller 103 and the step portion 102c is increased. It has been a factor that reduces the assembly accuracy. Therefore, as described above, in the present invention, by providing the seal ring on the outer peripheral surface of the impeller side portion constituting the thrust collar, the seal collar becomes unnecessary, and the assembly accuracy of the impeller is not reduced. It is possible to prevent oil from leaking to the impeller side.

さらに、前記シールリングは、前記軸方向において、前記インペラと前記第１壁部との間に複数設けられていると一層好適である。 Further, it is more preferable that a plurality of the seal rings be provided between the impeller and the first wall in the axial direction.

このように、シールリングを複数設けることで、インペラ側にオイルが漏れることをより効果的に抑えることができる。 Thus, by providing a plurality of seal rings, it is possible to more effectively suppress the oil from leaking to the impeller side.

また、前記第１壁部のうち前記スラストプレートの前記第１摺動面と摺接する部分には、耐摩耗処理が施されていると好適である。 Preferably, a portion of the first wall portion in sliding contact with the first sliding surface of the thrust plate is subjected to a wear resistance treatment.

インペラの材料は、加工性等を考慮して、比較的柔らかいアルミ材等が採用されることがある一方、スラストプレートの材料は、耐摩耗性等を考慮して、高炭素クロム軸受鋼鋼材（ＳＵＪ材）等の鋼材が採用されることが多い。本発明では、スラストカラーのインペラ側部は、インペラと同じアルミ材等で構成されることになるため、アルミ材等より硬いスラストプレートが接触する箇所が摩耗するおそれがある。そこで、上述のように、第１壁部のうちスラストプレートの第１摺動面と摺接する部分に耐摩耗処理を施しておくことで、スラストカラーの摩耗を抑制することができる。 As a material of the impeller, a relatively soft aluminum material etc. may be adopted in consideration of processability etc., while a material of the thrust plate is a high carbon chromium bearing steel material ( Steel materials such as SUJ materials are often employed. In the present invention, since the impeller side portion of the thrust collar is made of the same aluminum material as the impeller, there is a risk that the portion contacting the thrust plate harder than the aluminum material may be worn. Therefore, as described above, the wear of the thrust collar can be suppressed by subjecting the portion of the first wall portion in sliding contact with the first sliding surface of the thrust plate.

また、前記インペラ側部及び前記筒状部の少なくとも一部と、前記回転軸の前記小径部とが、締まり嵌め状態で固定されていると好適である。 Preferably, at least a part of the impeller side portion and the cylindrical portion and the small diameter portion of the rotating shaft are fixed in an interference fit state.

インペラを回転軸に強固に固定するため、インペラと回転軸とを締まり嵌めすることが考えられる。しかしながら、インペラと回転軸とを締まり嵌めした場合、締結部において、締まり嵌めによる初期引張応力（組付応力）に加えて、外径の大きなインペラの遠心力が作用することで大きな遠心応力が発生し、応力が過大となるおそれがある。そこで、上述のように、インペラよりも外径の小さなスラストカラーのインペラ側部及び筒状部において回転軸を締まり嵌めすることによって、締結部に発生する遠心応力を低減することができ、インペラと回転軸とを良好に固定することができる。 In order to fix an impeller firmly to a rotating shaft, it is possible to carry out interference fit of an impeller and a rotating shaft. However, when the impeller and the rotary shaft are interference fit, in the fastening portion, in addition to the initial tensile stress (assembly stress) due to the interference fit, the centrifugal force of the impeller having a large outer diameter acts to generate large centrifugal stress. And stress may be excessive. Therefore, as described above, the centrifugal stress generated in the fastening portion can be reduced by tightly fitting the rotary shaft in the impeller side portion and the cylindrical portion of the thrust collar having an outer diameter smaller than the impeller, and the impeller and The rotation shaft can be fixed well.

本実施形態に係るターボチャージャの構成を示す断面図である。It is a sectional view showing the composition of the turbocharger concerning this embodiment. スラストカラー周辺の拡大図である。It is an enlarged view around a thrust collar. 変形例におけるスラストカラー周辺の拡大図である。It is an enlarged view of the thrust collar periphery in a modification. 従来技術のターボチャージャの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the prior art turbocharger.

以下、本実施形態に係るターボチャージャについて、図面を参照しつつ説明する。図１は、本実施形態に係るターボチャージャの構成を示す断面図であり、コンプレッサ側の構成を図示したものである。なお、タービン側の構成は基本的に周知の構成であるので、タービン側についての詳細な説明は省略する。 Hereinafter, the turbocharger according to the present embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the turbocharger according to the present embodiment, illustrating the configuration on the compressor side. In addition, since the structure by the side of a turbine is fundamentally a well-known structure, the detailed description about the turbine side is abbreviate | omitted.

図１に示すターボチャージャ１は、回転軸２の一方の軸端部に取り付けられるコンプレッサインペラ３及び他方の軸端部に取り付けられる不図示のタービンインペラが、ハウジング４内に収容された基本構成を有している。本実施形態では、コンプレッサインペラ３が本発明における「インペラ」に相当するが、タービンインペラが本発明における「インペラ」に相当するように構成してもよい。 The turbocharger 1 shown in FIG. 1 has a basic configuration in which a compressor impeller 3 attached to one shaft end of a rotating shaft 2 and a turbine impeller (not shown) attached to the other shaft end are housed in a housing 4 Have. In the present embodiment, the compressor impeller 3 corresponds to the “impeller” in the present invention, but the turbine impeller may be configured to correspond to the “impeller” in the present invention.

回転軸２は、軸端部に形成された小径部２ａと、小径部２ａに隣接し、小径部２ａよりも径が大きな大径部２ｂと、小径部２ａと大径部２ｂとの境界に形成された段差部２ｃとを有する。コンプレッサインペラ３は、回転軸２の小径部２ａに取り付けられる。 The rotary shaft 2 is formed at a shaft end, and is adjacent to the small diameter portion 2a, and at a boundary between the large diameter portion 2b larger in diameter than the small diameter portion 2a and the small diameter portion 2a and the large diameter portion 2b. And the formed stepped portion 2c. The compressor impeller 3 is attached to the small diameter portion 2 a of the rotating shaft 2.

ハウジング４は、回転軸２をスラスト方向に支持するスラスト軸受７及び回転軸２をラジアル方向に支持するラジアル軸受８を収容するベアリングハウジング５と、ベアリングハウジング５のコンプレッサ側（図１の左側）に設けられ、コンプレッサインペラ３を収容するコンプレッサハウジング６と、ベアリングハウジング５のタービン側（図１の右側）に設けられ、タービンインペラを収容する不図示のタービンハウジングとから構成される。コンプレッサハウジング６には、コンプレッサインペラ３の軸方向から吸気を供給する円筒状の吸気路９と、コンプレッサインペラ３で圧縮された吸気が排出される渦巻き状のスクロール通路１０とが、それぞれ形成されている。 The housing 4 includes a thrust housing 7 for supporting the rotation shaft 2 in the thrust direction and a bearing housing 5 for housing a radial bearing 8 for supporting the rotation shaft 2 in the radial direction, and the compressor side of the bearing housing 5 (left side in FIG. 1). The compressor housing 6 is provided, which houses the compressor impeller 3, and a turbine housing (not shown) which is provided on the turbine side (right side in FIG. 1) of the bearing housing 5 and which houses the turbine impeller. In the compressor housing 6, a cylindrical intake passage 9 for supplying intake air from the axial direction of the compressor impeller 3 and a spiral scroll passage 10 for discharging the intake compressed by the compressor impeller 3 are respectively formed. There is.

このように構成されたターボチャージャ１において、不図示のエンジンからの排気のエネルギーによってタービンインペラが回転させられると、この回転動作が回転軸２を介してコンプレッサインペラ３に伝達され、コンプレッサインペラ３が回転する。そうすると、コンプレッサインペラ３の軸方向外側にある吸気路９からコンプレッサインペラ３に吸気が取り込まれ、コンプレッサインペラ３の回転によって吸気が圧縮される。コンプレッサインペラ３で圧縮された吸気は、コンプレッサインペラ３の径方向外側（遠心方向）のスクロール通路１０に吐き出される。 In the turbocharger 1 configured as described above, when the turbine impeller is rotated by the energy of the exhaust gas from the engine (not shown), this rotation operation is transmitted to the compressor impeller 3 via the rotation shaft 2 and the compressor impeller 3 Rotate. Then, the intake air is taken into the compressor impeller 3 from the intake passage 9 located outside the compressor impeller 3 in the axial direction, and the intake air is compressed by the rotation of the compressor impeller 3. The intake air compressed by the compressor impeller 3 is discharged to the scroll passage 10 radially outside (the centrifugal direction) of the compressor impeller 3.

次に、スラスト軸受７について説明する。スラスト軸受７は、スラストプレート１１及びスラストカラー１２を有して構成されており、軸方向においてコンプレッサインペラ３と回転軸２の段差部２ｃとの間に配置されている。スラストプレート１１は、回転軸２の軸方向から見て円環形状又はＵ字形状を有しており、ベアリングハウジング５に対して不図示のボルトで固定されている。以下では、スラストプレート１１のうち、軸方向においてコンプレッサインペラ３側の面を第１摺動面１１ａ（図２参照）と称し、軸方向において段差部２ｃ側の面を第２摺動面１１ｂと称する。 Next, the thrust bearing 7 will be described. The thrust bearing 7 is configured to have a thrust plate 11 and a thrust collar 12, and is disposed between the compressor impeller 3 and the stepped portion 2 c of the rotating shaft 2 in the axial direction. The thrust plate 11 has an annular shape or a U shape when viewed in the axial direction of the rotation shaft 2, and is fixed to the bearing housing 5 by a bolt (not shown). Hereinafter, in the thrust plate 11, the surface on the compressor impeller 3 side in the axial direction is referred to as the first sliding surface 11a (see FIG. 2), and the surface on the step portion 2c side in the axial direction is the second sliding surface 11b and It is called.

図２は、スラストカラー１２周辺の拡大図であり、回転軸２、コンプレッサインペラ３、スラストプレート１１及びスラストカラー１２のみを図示している。なお、スラストプレート１１は一点鎖線で図示している。スラストカラー１２は、スラストプレート１１の第１摺動面１１ａに対向する第１壁部１３ａを有するインペラ側部１３と、スラストプレート１１の第２摺動面１１ｂに対向する第２壁部１４ａを有する段差部側部１４と、インペラ側部１３から段差部２ｃに向けて軸方向に延在し、段差部２ｃと接触する接触端面１５ａを有する筒状部１５と、を有して構成される。 FIG. 2 is an enlarged view around the thrust collar 12 and illustrates only the rotating shaft 2, the compressor impeller 3, the thrust plate 11 and the thrust collar 12. The thrust plate 11 is illustrated by a one-dot chain line. The thrust collar 12 has an impeller side portion 13 having a first wall portion 13a facing the first sliding surface 11a of the thrust plate 11, and a second wall portion 14a facing the second sliding surface 11b of the thrust plate 11. And a cylindrical portion 15 having a contact end face 15a extending axially from the impeller side 13 to the step 2c and in contact with the step 2c. .

第１壁部１３ａと第２壁部１４ａと筒状部１５とによって、スラストカラー１２の外周面には環状溝２２が形成されており、この環状溝２２にスラストプレート１１の内縁部が係合した状態で配置されている。このような構成により、回転軸２に作用するスラスト方向の荷重は、第１壁部１３ａがスラストプレート１１の第１摺動面１１ａに摺接することによって、あるいは、第２壁部１４ａがスラストプレート１１の第２摺動面１１ｂに摺接することによって、スラストプレート１１によって支持されることになる。 An annular groove 22 is formed on the outer peripheral surface of the thrust collar 12 by the first wall portion 13a, the second wall portion 14a, and the cylindrical portion 15. The inner edge portion of the thrust plate 11 is engaged with the annular groove 22. It is arranged in the state of With such a configuration, the load in the thrust direction acting on the rotary shaft 2 is caused by the first wall portion 13a slidingly contacting the first sliding surface 11a of the thrust plate 11, or the second wall portion 14a By being in sliding contact with the second sliding surface 11 b of 11, it is supported by the thrust plate 11.

スラストカラー１２のインペラ側部１３及び筒状部１５は、コンプレッサインペラ３と一体形成されている。インペラ側部１３は、コンプレッサインペラ３の背面から段差部２ｃ側に延出した円筒形状を有している。筒状部１５は、インペラ側部１３からさらに段差部２ｃ側に延出しており、インペラ側部１３よりも径の小さな円筒形状を有している。上述の第１壁部１３ａは、インペラ側部１３及び筒状部１５の境界を形成する段差部となっている。コンプレッサインペラ３、並びに、スラストカラー１２のインペラ側部１３及び筒状部１５の径方向中央部には、回転軸２の軸方向に沿って貫通孔１６が形成されており、この貫通孔１６に回転軸２の小径部２ａが挿入される。 The impeller side portion 13 and the cylindrical portion 15 of the thrust collar 12 are integrally formed with the compressor impeller 3. The impeller side portion 13 has a cylindrical shape extending from the back surface of the compressor impeller 3 to the step 2 c side. The cylindrical portion 15 further extends from the impeller side portion 13 to the step 2 c side, and has a cylindrical shape having a smaller diameter than the impeller side portion 13. The first wall portion 13 a described above is a stepped portion that forms the boundary between the impeller side portion 13 and the cylindrical portion 15. A through hole 16 is formed along the axial direction of the rotary shaft 2 in the radial direction central portion of the compressor impeller 3 and the impeller side portion 13 and the cylindrical portion 15 of the thrust collar 12. The small diameter portion 2 a of the rotating shaft 2 is inserted.

一方、スラストカラー１２の段差部側部１４は、インペラ側部１３及び筒状部１５とは別体である環状部材を筒状部１５に外嵌することによって構成されている。この環状部材１４は、例えば、隙間嵌めによって筒状部１５に外嵌されている。 On the other hand, the stepped portion side portion 14 of the thrust collar 12 is configured by externally fitting an annular member, which is separate from the impeller side portion 13 and the cylindrical portion 15, to the cylindrical portion 15. The annular member 14 is externally fitted to the cylindrical portion 15 by, for example, a clearance fit.

エンジンが作動すると、不図示の給油路を介して、スラスト軸受７にオイルが供給され、スラストプレート１１とスラストカラー１２との間には油膜が形成され、スラスト軸受７が流体軸受として機能する。このとき、スラスト軸受７に供給されたオイルが、コンプレッサインペラ３側に移動すると、コンプレッサインペラ３の性能が低下するおそれがある。 When the engine operates, oil is supplied to the thrust bearing 7 via an oil supply passage (not shown), an oil film is formed between the thrust plate 11 and the thrust collar 12, and the thrust bearing 7 functions as a fluid bearing. At this time, if the oil supplied to the thrust bearing 7 moves to the compressor impeller 3 side, the performance of the compressor impeller 3 may be degraded.

そこで、本実施形態のターボチャージャ１では、オイルがコンプレッサインペラ３側に移動することを抑制するため、スラストカラー１２のインペラ側部１３の径方向外側にリテーナ１７（図１参照）が設けられている。そして、インペラ側部１３の外周面と、当該外周面に対向するリテーナ１７の対向面との間に、シールリング１８、１９が設けられている。また、リテーナ１７とベアリングハウジング５との間には、Ｏリング２０が設けられている。 Therefore, in the turbocharger 1 of the present embodiment, a retainer 17 (see FIG. 1) is provided on the radially outer side of the impeller side portion 13 of the thrust collar 12 in order to suppress movement of oil to the compressor impeller 3 side. There is. Further, seal rings 18 and 19 are provided between the outer peripheral surface of the impeller side portion 13 and the facing surface of the retainer 17 facing the outer peripheral surface. Further, an O-ring 20 is provided between the retainer 17 and the bearing housing 5.

図２に示すように、スラストカラー１２のインペラ側部１３の外周面には、シールリング１８、１９を取り付けるための取付溝１３ｂ、１３ｃが形成されている。このように、スラストカラー１２のインペラ側部１３にシールリング１８、１９を設けるようにすることで、図４に示す従来のターボチャージャ１０１で設けられていたシールカラー１２２を省略することができる。 As shown in FIG. 2, mounting grooves 13 b and 13 c for mounting the seal rings 18 and 19 are formed on the outer peripheral surface of the impeller side portion 13 of the thrust collar 12. As described above, by providing the seal rings 18 and 19 on the impeller side 13 of the thrust collar 12, the seal collar 122 provided in the conventional turbocharger 101 shown in FIG. 4 can be omitted.

ここで、本実施形態のスラストプレート１１は、耐摩耗性に優れた高炭素クロム軸受鋼鋼材（ＳＵＪ材）で作製されている。一方、コンプレッサインペラ３（スラストカラー１２のインペラ側部１３及び筒状部１５を含む）は加工性に優れたアルミ材で作製されている。アルミ材はＳＵＪ材よりも柔らかいため、スラストプレート１１が回転軸２をスラスト方向に支持する際に、スラストプレート１１がスラストカラー１２の第１壁部１３ａに接触すると、第１壁部１３ａが摩耗するおそれがある。 Here, the thrust plate 11 of the present embodiment is made of a high carbon chromium bearing steel material (SUJ material) excellent in wear resistance. On the other hand, the compressor impeller 3 (including the impeller side portion 13 and the cylindrical portion 15 of the thrust collar 12) is made of an aluminum material excellent in processability. Since the aluminum material is softer than the SUJ material, when the thrust plate 11 contacts the first wall portion 13a of the thrust collar 12 when the thrust plate 11 supports the rotary shaft 2 in the thrust direction, the first wall portion 13a wears There is a risk of

本実施形態では、第１壁部１３ａの摩耗を抑えるため、第１壁部１３ａのうち少なくともスラストプレート１１の第１摺動面１１ａと摺接する部分に耐摩耗処理を施している。耐摩耗処理として例えばアルマイト処理を採用することができ、段差面１３ａがスラストプレート１１の硬度以上の硬度を有するように耐摩耗処理が施されることが好ましい。なお、スラストカラー１２の段差部側部１４は、コンプレッサインペラ３とは別体であり、コンプレッサインペラ３とは無関係に材料を選択することができる。そこで、段差部側部１４をスラストプレート１１と同等以上の硬度を有する材料（例えばＳＵＪ材）で作製すれば、段差部側部１４の摩耗を抑制することができる。 In the present embodiment, in order to suppress the wear of the first wall portion 13a, at least a portion of the first wall portion 13a in sliding contact with the first sliding surface 11a of the thrust plate 11 is subjected to wear resistance treatment. For example, an alumite treatment can be employed as the abrasion resistance treatment, and it is preferable that the abrasion resistance treatment be performed so that the stepped surface 13 a has a hardness equal to or greater than the hardness of the thrust plate 11. The step side portion 14 of the thrust collar 12 is a separate body from the compressor impeller 3, and the material can be selected independently of the compressor impeller 3. Therefore, if the stepped portion side portion 14 is made of a material (for example, a SUJ material) having a hardness equal to or higher than that of the thrust plate 11, wear of the stepped portion side portion 14 can be suppressed.

本実施形態のターボチャージャ１は、スラストカラー１２の筒状部１５の接触端面１５ａを、回転軸２の段差部２ｃに当接させた状態で、ナット２１を回転軸２に締め付けることによって、コンプレッサインペラ３が回転軸２に組み付けられる。しかしながら、この場合、コンプレッサインペラ３と回転軸２とが隙間嵌めされているので、回転中にコンプレッサインペラ３がずれる可能性がある。そこで、コンプレッサインペラ３を回転軸２により強固に固定するために、ナット２１による締結に加えて又は代えて、コンプレッサインペラ３を回転軸２に締まり嵌めしてもよい。 The turbocharger 1 of the present embodiment is a compressor by tightening the nut 21 on the rotating shaft 2 in a state where the contact end surface 15 a of the cylindrical portion 15 of the thrust collar 12 is in contact with the step 2 c of the rotating shaft 2. The impeller 3 is assembled to the rotating shaft 2. However, in this case, since the compressor impeller 3 and the rotating shaft 2 are clearance fit, the compressor impeller 3 may be displaced during rotation. Therefore, in order to firmly fix the compressor impeller 3 to the rotary shaft 2, the compressor impeller 3 may be tightly fitted to the rotary shaft 2 in addition to or instead of the fastening by the nut 21.

具体的には、回転軸２の小径部２ａのうちスラストカラー１２の領域に挿入される部分の外径を、小径部２ａの他の部分の外径よりも若干大きくするか、或いは、貫通孔１６のうちスラストカラー１２の領域に形成されている部分の内径を、貫通孔１６の他の部分の内径よりも若干小さくした上で、コンプレッサインペラ３と回転軸２とを焼嵌めすればよい。こうすることで、スラストカラー１２のインペラ側部１３及び筒状部１５と、回転軸２の小径部２ａとを、締まり嵌め状態で固定することができる。なお、焼嵌めの代わりに圧入によって、スラストカラー１２のインペラ側部１３及び筒状部１５と、回転軸２の小径部２ａとを、締まり嵌め状態で固定してもよい。 Specifically, the outer diameter of a portion of the small diameter portion 2a of the rotary shaft 2 which is inserted into the region of the thrust collar 12 is made slightly larger than the outer diameter of the other portion of the small diameter portion 2a After the inner diameter of the portion of the portion 16 formed in the region of the thrust collar 12 is slightly smaller than the inner diameter of the other portion of the through hole 16, the compressor impeller 3 and the rotary shaft 2 may be shrink fitted. By doing this, the impeller side portion 13 and the cylindrical portion 15 of the thrust collar 12 and the small diameter portion 2 a of the rotating shaft 2 can be fixed in an interference fit state. The impeller side portion 13 and the cylindrical portion 15 of the thrust collar 12 and the small diameter portion 2a of the rotating shaft 2 may be fixed in an interference fit state by press fitting instead of shrink fitting.

（効果）
本実施形態に係るターボチャージャ１では、軸方向においてコンプレッサインペラ３と回転軸２に形成された段差部２ｃとの間に配置されるスラストカラー１２のうち、スラストプレート１１の軸方向におけるコンプレッサインペラ３側の第１摺動面１１ａに対向する第１壁部１３ａを有するインペラ側部１３と、インペラ側部１３から段差部２ｃに向けて軸方向に延在し、段差部２ｃと接触する接触端面１５ａを有する筒状部１５とが、コンプレッサインペラ３と一体形成されている。つまり、コンプレッサインペラ３と段差部２ｃとの間には、コンプレッサインペラ３と一体形成されたインペラ側部１３及び筒状部１５が存在するだけで、他の別部材が存在しないので、回転軸２に対するコンプレッサインペラ３の組付精度を向上させることが可能となる。 (effect)
In the turbocharger 1 according to the present embodiment, the compressor impeller 3 in the axial direction of the thrust plate 11 among the thrust collars 12 disposed in the axial direction between the compressor impeller 3 and the step 2 c formed on the rotating shaft 2. The impeller side portion 13 having the first wall portion 13a opposed to the first sliding surface 11a on the side, and the contact end surface extending axially from the impeller side portion 13 toward the step portion 2c and in contact with the step portion 2c A cylindrical portion 15 having a 15 a is integrally formed with the compressor impeller 3. That is, only the impeller side portion 13 and the tubular portion 15 integrally formed with the compressor impeller 3 are present between the compressor impeller 3 and the step portion 2 c, and no other separate member is present. It is possible to improve the assembling accuracy of the compressor impeller 3 with respect to the above.

また、本実施形態では、段差部側部１４は、インペラ側部１３及び筒状部１５とは別体である環状部材を筒状部１５に外嵌することによって構成されているので、段差部側部１４の材料選択等に関する自由度が向上し、段差部側部１４の設計を最適化しやすくなる。 Further, in the present embodiment, since the step portion side portion 14 is configured by externally fitting an annular member, which is separate from the impeller side portion 13 and the cylindrical portion 15, to the cylindrical portion 15, the step portion is The degree of freedom in material selection of the side portion 14 is improved, and the design of the step side portion 14 is easily optimized.

また、本実施形態では、スラスト軸受７に供給されたオイルがコンプレッサインペラ３側に移動することを抑えるためのシールリング１８（１９）が、インペラ側部１３の外周面に設けられている。このように、スラストカラー１２を構成するインペラ側部１３の外周面にシールリング１８（１９）を設けるようにすることで、シールカラーが不要となり、コンプレッサインペラ３の組付精度を低下させることなく、コンプレッサインペラ３側にオイルが漏れることを抑えることができる。 Further, in the present embodiment, a seal ring 18 (19) is provided on the outer peripheral surface of the impeller side portion 13 for suppressing movement of the oil supplied to the thrust bearing 7 to the compressor impeller 3 side. As described above, by providing the seal ring 18 (19) on the outer peripheral surface of the impeller side portion 13 constituting the thrust collar 12, the seal collar becomes unnecessary, and the assembling accuracy of the compressor impeller 3 is not reduced. The oil can be prevented from leaking to the compressor impeller 3 side.

さらに、本実施形態では、シールリング１８、１９は、軸方向において、コンプレッサインペラ３と第１壁部１３ａとの間に複数設けられているので、インペラ側にオイルが漏れることをより効果的に抑えることができる。ここで、図４に示すように、従来のターボチャージャ１０１では、オイルがインペラ１０３側に移動することを効果的に抑えるため、シールカラー１２２の外周面から径方向外側に突出する環状壁１２２ａが設けられることがあった。しかしながら、本実施形態において、このような環状壁を設けると、スラストカラー１２のインペラ側部１３にシールリング１８（１９）を取り付けることができなくなってしまう。そこで、上述のように、シールリング１８、１９を複数設けるようにすることで、環状壁がなくとも、コンプレッサインペラ３にオイルが付着することを効果的に抑えることができる。 Furthermore, in the present embodiment, a plurality of seal rings 18, 19 are provided between the compressor impeller 3 and the first wall portion 13a in the axial direction, so oil leakage to the impeller side is more effectively achieved. It can be suppressed. Here, as shown in FIG. 4, in the conventional turbocharger 101, in order to effectively suppress the movement of oil to the impeller 103 side, the annular wall 122 a protruding radially outward from the outer peripheral surface of the seal collar 122 is It was sometimes provided. However, in the present embodiment, when such an annular wall is provided, the seal ring 18 (19) can not be attached to the impeller side 13 of the thrust collar 12. Therefore, as described above, by providing a plurality of seal rings 18 and 19, even if there is no annular wall, adhesion of oil to the compressor impeller 3 can be effectively suppressed.

また、本実施形態では、第１壁部１３ａのうちスラストプレート１１の第１摺動面１１ａと摺接する部分には、耐摩耗処理が施されている。したがって、インペラ側部１３がスラストプレート１１よりも柔らかい材料で構成されていても、スラストプレート１１と摺接する部分に耐摩耗処理を施しておくことで、スラストカラー１２の摩耗を抑制することができる。 Further, in the present embodiment, the portion of the first wall portion 13a in sliding contact with the first sliding surface 11a of the thrust plate 11 is subjected to wear resistance treatment. Therefore, even if the impeller side portion 13 is made of a material softer than the thrust plate 11, the wear of the thrust collar 12 can be suppressed by subjecting the portion in sliding contact with the thrust plate 11 with wear resistance treatment. .

また、本実施形態において、インペラ側部１３及び筒状部１５の少なくとも一部と、回転軸２の小径部２ａとが、締まり嵌め状態で固定されていると好適である。コンプレッサインペラ３と回転軸２とを締まり嵌めすると、その締結部では、締まり嵌めによる初期引張応力（組付応力）に加えて、外径の大きなコンプレッサインペラ３の遠心力が作用することで大きな遠心応力が発生し、応力が過大となるおそれがある。そこで、上述のように、コンプレッサインペラ３よりも外径の小さなスラストカラー１２のインペラ側部１３及び筒状部１５において回転軸２を締まり嵌めすることによって、締結部に発生する遠心応力を低減することができ、コンプレッサインペラ３と回転軸２とを良好に固定することができる。 Further, in the present embodiment, it is preferable that at least a part of the impeller side portion 13 and the cylindrical portion 15 and the small diameter portion 2 a of the rotating shaft 2 be fixed in an interference fit state. When the compressor impeller 3 and the rotary shaft 2 are interference fit, the centrifugal force of the compressor impeller 3 having a large outer diameter acts on the fastening portion in addition to the initial tensile stress (assembly stress) due to the interference fit. Stress may be generated and the stress may be excessive. Therefore, as described above, the centrifugal stress generated in the fastening portion is reduced by tightly fitting the rotary shaft 2 in the impeller side portion 13 and the cylindrical portion 15 of the thrust collar 12 having an outer diameter smaller than that of the compressor impeller 3. The compressor impeller 3 and the rotating shaft 2 can be fixed well.

［他の実施形態］
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて上記実施形態の要素を適宜組み合わせまたは種々の変更を加えることが可能である。 [Other embodiments]
The present invention is not limited to the above embodiment, and the elements of the above embodiment can be appropriately combined or various modifications can be made without departing from the scope of the invention.

例えば、上記実施形態では、スラストカラー１２の段差部側部１４として環状部材を別途設けるものとした。しかしながら、環状部材を省略し、図３に示すように、回転軸２の段差部２ｃをスラストカラー１２の段差部側部（第２壁部）として機能させるようにしてもよい。 For example, in the above embodiment, an annular member is separately provided as the step portion side portion 14 of the thrust collar 12. However, the annular member may be omitted, and as shown in FIG. 3, the stepped portion 2 c of the rotary shaft 2 may function as the stepped portion side portion (second wall portion) of the thrust collar 12.

また、上記実施形態では、スラストカラー１２のインペラ側部１３の外周面に対向してリテーナ１７が配置されているものとした。しかしながら、インペラ側部１３の外周面に対向してリテーナ１７を設けることは必須ではなく、インペラ側部１３の外周面に対向して、他の部材（例えば、ベアリングハウジング５）が配置されるようにしてもよい。この場合、スラストカラー１２のインペラ側部１３の外周面と、当該外周面に対向する上記他の部材の対向面との間に、シールリング１８（１９）を設けるようにするとよい。なお、シールリングの数は２つに限定されず、適宜変更が可能である。 Further, in the above embodiment, the retainer 17 is disposed to face the outer peripheral surface of the impeller side portion 13 of the thrust collar 12. However, providing the retainer 17 opposite to the outer peripheral surface of the impeller side portion 13 is not essential, and another member (for example, the bearing housing 5) is disposed opposite to the outer peripheral surface of the impeller side portion 13 You may In this case, the seal ring 18 (19) may be provided between the outer peripheral surface of the impeller side 13 of the thrust collar 12 and the opposite surface of the other member facing the outer peripheral surface. In addition, the number of seal rings is not limited to two, It can change suitably.

また、上記実施形態では、第１壁部１３ａのうちスラストプレート１１の第１摺動面１１ａと摺接する部分に対して耐摩耗処理を施すものとした。しかしながら、耐摩耗処理を施す箇所はこれに限定されず、第１壁部１３ａ全体に対して耐摩耗処理を施してもよいし、摩耗するおそれのある他の箇所（例えば、筒状部１５の外周面や、取付溝１３ｂ、１３ｃの側面又は底面等）に耐摩耗処理を施してもよい。 In the above embodiment, the portion of the first wall portion 13a in sliding contact with the first sliding surface 11a of the thrust plate 11 is subjected to the wear resistance treatment. However, the place to be subjected to the wear resistance treatment is not limited to this, and the entire first wall portion 13a may be subjected to the wear resistance treatment, or other places (for example, the cylindrical portion 15) which may wear out. The outer circumferential surface, the side surfaces or the bottom surface of the mounting grooves 13b and 13c, etc.) may be subjected to a wear resistance treatment.

また、上記実施形態では、従来のターボチャージャ１０１のシールカラー１２２に設けられていた環状壁１２２ａ（図４参照）を省略するものとした。しかしながら、環状壁１２２ａに相当する環状部材を、スラストカラー１２のインペラ側部１３に後付けするようにしてもよい。 Further, in the above embodiment, the annular wall 122a (see FIG. 4) provided on the seal collar 122 of the conventional turbocharger 101 is omitted. However, an annular member corresponding to the annular wall 122 a may be retrofitted to the impeller side 13 of the thrust collar 12.

１：ターボチャージャ
２：回転軸
２ａ：小径部
２ｂ：大径部
２ｃ：段差部
３：コンプレッサインペラ（インペラ）
７：スラスト軸受
１１：スラストプレート
１１ａ：第１摺動面
１１ｂ：第２摺動面
１２：スラストカラー
１３：インペラ側部
１３ａ：第１壁部
１４：段差部側部
１４ａ：第２壁部
１５：筒状部
１５ａ：接触端面
１８、１９：シールリング 1: Turbocharger 2: Rotating shaft 2a: Small diameter portion 2b: Large diameter portion 2c: Stepped portion 3: Compressor impeller (impeller)
7: Thrust bearing 11: Thrust plate 11a: first sliding surface 11b: second sliding surface 12: thrust collar 13: impeller side 13a: first wall portion 14: stepped portion side portion 14a: second wall portion 15 : Tubular part 15a: Contact end face 18, 19: Seal ring

Claims

A rotary shaft rotatably disposed in the housing, having a small diameter portion and a large diameter portion, and having a step portion formed at the boundary between the small diameter portion and the large diameter portion;
An impeller attached to the small diameter portion of the rotating shaft;
A thrust collar disposed between the impeller and the step portion in the axial direction of the rotation shaft, and a thrust plate attached to the housing and rotatably supporting the thrust collar from the axial direction; With thrust bearings,
A turbocharger comprising
The thrust collar is
An impeller side portion having a first wall portion facing a first sliding surface on the impeller side in the axial direction of the thrust plate;
A stepped portion side portion having a second wall opposed to the second sliding surface on the stepped portion side in the axial direction of the thrust plate;
A cylindrical portion having a contact end surface extending in the axial direction from the impeller side portion toward the stepped portion and contacting the stepped portion;
And have
The impeller, the impeller side portion, and the cylindrical portion are integrally formed ;
The said step part side part is comprised by externally fitting the annular part which is a separate body from the said impeller side part and the said cylindrical part to the said cylindrical part .

The seal ring for suppressing the oil supplied to the thrust bearing is moved to the impeller side in the axial direction, the turbocharger according to claim 1 provided on the outer peripheral surface of the impeller side.

The turbocharger according to claim 2 , wherein a plurality of the seal rings are provided between the impeller and the first wall portion in the axial direction.

The turbocharger according to any one of claims 1 to 3 , wherein a portion of the first wall portion in sliding contact with the first sliding surface of the thrust plate is subjected to wear resistance treatment.

The turbocharger according to any one of claims 1 to 4 , wherein at least a part of the impeller side portion and the cylindrical portion and the small diameter portion of the rotating shaft are fixed in an interference fit state.